基于低壓靜電場協(xié)同低溫對貴妃紅桃保鮮效果的影響

吳玉婷，謝超，周卓穎，朱亞猛，史恬恬，王益男

1.浙江海洋大學食品與藥學學院（舟山 316022）；2.浙江馳力科技股份有限公司（舟山 316000）

我國曾從美國引進早熟毛桃，其中有一品種稱為貴妃紅桃，其果實圓潤，呈粉色，桃肉硬脆，果香非常濃郁，在毛桃中屬于優(yōu)良品種。紅桃桃肉香甜可口，風味十足，含有粗纖維、磷、鐵、鈣、維生素B1等營養(yǎng)素[1-2]。然而紅桃所含水分較高且皮薄，有利于微生物獲得營養(yǎng)和水分，微生物的大量繁殖代謝會導致桃肉品質(zhì)快速下降，在無特殊手段貯藏條件下，果實幾天后就可能無法食用或失去加工利用價值[3-4]。因此，需要對紅桃保鮮貯藏進行深入研究，利用新興保鮮技術來有效延緩桃肉變質(zhì)，為水果保鮮及深加工奠定一定基礎。

低溫貯藏是果蔬貯藏的常用手段，低溫環(huán)境下微生物代謝和繁殖速度變慢，同時，果蔬自身呼吸速率降低[5-6]，在這些作用下，果蔬能夠在貯藏過程中較長時間保持品質(zhì)。該方法操作簡便有效，但在實際應用中常常伴隨著冷害現(xiàn)象[7]，而且設備能耗大，不符合節(jié)能減排要求，尤其應用于工廠作業(yè)時。輻照保鮮就是使用射線對果蔬進行定量定時的照射，加速微生物死亡來延緩果蔬變質(zhì)，但較大量或者長期的輻射會破壞果肉中的維生素等營養(yǎng)物質(zhì)[8-9]，且消費者對輻照食物具有排斥感，故輻照不是最適用的保鮮方法。氣調(diào)貯藏是延長食物貯藏期的常用物理保鮮手段，其原理是改變食物所處環(huán)境中氣體組成成分以抑制腐敗微生物的生長，降低植物自身呼吸速度并減緩C2H4釋放，在一定程度上能夠維持營養(yǎng)量，從而延緩食物變質(zhì)[10-11]，但該技術需要相關技術的結(jié)合使用來發(fā)揮最佳的保鮮效果。

低壓靜電場保鮮技術是一項新興的保鮮技術，低壓靜電場能夠產(chǎn)生離子驅(qū)動，使水蒸氣發(fā)生一定的遷移和聚集，即水分子在同頻共振后于陽極富集從而轉(zhuǎn)化成液態(tài)水，使得空氣中的水分減少，空氣濕度變低。該項技術通常與低溫相結(jié)合進行保鮮作用[12-13]，同時操控環(huán)境溫度與濕度來抑制細菌的生長繁殖以達到更好的保鮮效果。楊亞麗等[14]發(fā)現(xiàn)SO2保鮮劑結(jié)合低壓靜電場處理能有效提高紅梅杏采后貯藏品質(zhì)并降低冷害程度；李海波等[15]通過對楊梅施加低壓靜電場進行保險處理，結(jié)果發(fā)現(xiàn)果實硬度得到有效保持，腐爛指數(shù)與失重率得到有效減緩。對于桃子的保鮮手段主要為低溫保藏[16]、氣調(diào)貯藏[17]及保鮮劑處理[18]，關于低壓靜電場保鮮的相關研究較少。試驗以貴妃紅桃為研究對象，分析比較低溫貯藏和低壓靜電場協(xié)同低溫冷藏對貴妃紅桃品質(zhì)和理化性質(zhì)的影響，推動低壓靜電場在貴妃紅桃貯藏保鮮中的研究。

1 材料與方法

1.1 材料與處理

貴妃紅桃（采自四川成都，采用七八成熟、大小大致相同、無明顯蟲害的健康桃子）。

鄰苯二甲酸氫鉀、3, 5-二硝基水楊酸（DNS）、乙酸鋅、葡萄糖標準品、亞鐵氰化鉀、甲基紅指示劑，均為上海麥克林生化科技有限公司。

設置試驗組和對照組。將購得的貴妃紅桃置于0～2 ℃冷庫冷藏作為對照組；另一組對其施加低壓靜電場（輸入電壓220 V、輸出電流5 mA），并將環(huán)境溫度設定為0～2 ℃，作為試驗組。

1.2 儀器設備

BX-2000低壓靜電場發(fā)射器（浙江馳力科技股份有限公司）；TGL16G低溫高速離心機（常州市金壇勒普儀器有限公司）；SP 9890氣相色譜儀器（魯南瑞虹化工儀器有限公司）；NMI20-15型低場核磁共振儀（上海紐邁電子科技有限公司）。

1.3 試驗方法

1.3.1 呼吸強度的檢測

呼吸強度（以CO2濃度計）由SP9890氣相色譜儀測定。

1.3.2 丙二醛（MDA）的測定[18]

用三氯乙酸（TCA）提取后加硫代巴比妥酸（TBA）煮沸測定。

1.3.3 可溶性糖的測定

采用一般測定果蔬中可溶性糖含量的方法，具體參考NY/T 2742—2015水果及制品可溶性糖的測定35-二硝基水楊酸比色法[19]，該方法又稱為3, 5-二硝基水楊酸比色法，是比較公認的果蔬類可溶性糖測定方法。

在測定前需要繪圖制作標準曲線圖，使用移液管按規(guī)范操作準確取得0～1.2 mL葡萄糖標準溶液于6支10 mL小試管中（每增加0.2 L取1次），滴加純凈水至刻度線2.0 mL，準確量取4.00 mL 3, 5-二硝基水楊酸，并與葡萄糖溶液混勻完全，將試管放置在水浴鍋中（100 ℃）5 min，水浴加熱結(jié)束后立即冷卻至室溫。用分光光度計測定6種濃度溶液的吸光度（540 nm處）并記錄結(jié)果，以葡萄糖溶液濃度和吸光度作為X軸和Y軸，用Excel和Origin軟件繪圖并得出回歸方程。

1.3.4 維生素C的測定[19]

采用2, 6-二氯靛酚滴定法，參考GB 5009.86—2016食品中抗壞血酸的測定測定。

1.3.5 失重率的測定

采用稱重法并按式（1）計算。

1.3.6 硬度的測定

參照NY/T 2009—2011水果硬度的測定來測定水果硬度，可直接利用手持硬度儀進行測定。

1.3.7 腐爛率的檢查[20]

檢查腐爛率，當貴妃紅桃表面有異常如霉變、褐色圓斑等生理病害時，均列為腐爛果實。

1.3.8 低場核磁共振樣品制備

選取大小一致的紅桃，將紅桃果肉切成3.0 cm×3.0 cm×3.0 cm的立方體后進行橫向弛豫時間的測定。在多脈沖回波序列下測定其衰減信號，其中，測量溫度（32±0.01）℃，主頻21 MHz，偏移頻率237 853.1 Hz，90°脈沖時間18 μs，180°脈沖時間37.04 μs，重復時間6 000 ms，累加次數(shù)4，回波時間0.5 ms，回波個數(shù)18 000。每個樣品重復操作測定3次。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計及分析

利用Excel 2010與Origin Pro 9.1整理數(shù)據(jù)，同時繪制各數(shù)據(jù)圖，最后分析各折線圖結(jié)果。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同貯藏條件下貴妃紅桃呼吸強度的變化

溫度是影響貴妃呼吸速率的重要因素之一，低溫冷藏能夠降低水果呼吸強度[20]。而判斷呼吸強度一般是測定一定時間內(nèi)所檢測到的CO2濃度。由圖1可知，在貯藏試驗過程中，2組貴妃紅桃在同溫度下的呼吸速率一致，均呈現(xiàn)先上升后下降趨勢，試驗組呼吸速率變化較為平緩。每條折線的最高點即是呼吸高峰，對照組在第18天出現(xiàn)呼吸高峰，而試驗組的呼吸高峰相對對照組延遲6 d，對照組和試驗組的呼吸最高峰值分別為62.24和44.50 mg CO2/（kg·h），結(jié)果表明低壓靜電場協(xié)同低溫處理能在一定程度上抑制果實采摘后的呼吸作用，從而減緩營養(yǎng)物質(zhì)的消耗。

圖1 不同貯藏條件下貴妃紅桃呼吸速率的變化趨勢

2.2 不同貯藏條件下貴妃紅桃中丙二醛（MDA）的變化

MDA是膜脂過氧化的代表性產(chǎn)物，MDA含量越高表明膜脂氧化越嚴重，而膜的完整性降低和功能性喪失是果實衰老初期的表現(xiàn)[18]，因此可用MDA含量判斷果實衰老程度。由圖2可知，在低溫貯藏過程中，2組MDA含量都呈現(xiàn)不斷上升趨勢，而試驗組MDA上升趨勢相對更為平緩。在貯藏第36天時，對照組和試驗組果實MDA值較初始值分別增長2.54和0.51 μmol/L。結(jié)果表明低壓靜電場的施加抑制果肉膜脂在貯藏過程中的過氧化，從而有效減緩MDA含量的上升。

圖2 不同貯藏條件下貴妃紅桃丙二醛的變化趨勢

2.3 不同貯藏條件下貴妃紅桃可溶性糖的變化

以標準溶液濃度和吸光度為X軸和Y軸，得到標準曲線圖和回歸方程，如圖3所示。吸光度與標準溶液濃度呈線性相關，線性范圍為0～0.12 mg/mL。

圖3 標準糖溶液質(zhì)量濃度與吸光度關系

可溶性糖含量反映果實的成熟度與口感風味[21]，在一定程度上能夠體現(xiàn)果實的品質(zhì)，所以將其作為一項指標進行研究。如圖4所示，不同貯藏條件下貴妃紅桃果肉的可溶性糖含量并非呈現(xiàn)單一的上升或下降趨勢。對圖4進行分析可得，2組可溶性糖含量均呈現(xiàn)先下降后上升再下降趨勢，在貯藏期間初期2組果實可溶性糖含量變化趨勢相近，由于淀粉等物質(zhì)降解為可溶性糖，糖含量有所上升，貯藏中后期2組果實可溶性糖含量變化趨勢表現(xiàn)出較大的差異，因果實呼吸作用消耗糖分，糖含量有所下降。貯藏36 d時，對照組和試驗組可溶性糖含量分別下降至5.50%和6.70%。結(jié)果表明，低壓靜電場協(xié)同低溫冷藏能夠減緩紅桃呼吸代謝從而減緩可溶性糖含量的下降。

圖4 不同貯藏條件下貴妃紅桃可溶性糖含量的變化趨勢

2.4 不同貯藏條件下貴妃紅桃中維生素C的變化

維生素C是水果的重要營養(yǎng)物質(zhì)之一，有一定的抗氧化作用[22]，即延緩果肉因氧化質(zhì)變，在果實貯藏過程中，維生素C氧化分解，所以可將其作為一個評價紅桃品質(zhì)變化的關鍵指標。由圖5可得，2組紅桃中維生素C含量都呈下降趨勢。0～6 d內(nèi)2組維生素C含量變化相差不大，6～36 d內(nèi)試驗組維生素C含量下降趨勢相對對照組較為緩和，由此可見，低壓靜電場能夠減緩維生素C的氧化，保持紅桃果實營養(yǎng)物質(zhì)，維持紅桃果實高品質(zhì)。

圖5 不同貯藏條件下貴妃紅桃VC含量的變化趨勢

2.5 不同貯藏條件下貴妃紅桃失重率的變化

桃肉中含有大量水分，隨著貯藏時間推移，呼吸和蒸騰作用帶走水分從而影響果實口感風味，當水分流失較多時，果皮會變皺從而影響觀感，因此失重率可以作為評價紅桃品質(zhì)變化的一項重要指標。由圖6可知，2組紅桃均發(fā)生不同程度的質(zhì)量損失現(xiàn)象，從失重率上升趨勢可得，試驗組水分流失速度較為緩和，貯藏至第36天時，試驗組紅桃失重率上升至1.15%，相較對照組紅桃失重率少0.63%。結(jié)果表明低壓靜電場協(xié)同氣調(diào)貯藏能減少樣品水分和營養(yǎng)物質(zhì)的流失。

圖6 不同貯藏條件下貴妃紅桃失重率的變化

2.6 不同貯藏條件下貴妃紅桃硬度和腐爛率的變化

果實的硬度是判斷果實品質(zhì)好壞的重要指標，在貯藏過程中盡量保持桃子的硬度，在出倉庫貨架后可以正常后熟軟化。后熟期間，果膠酶水解纖維素和原果膠使紅桃硬度下降，發(fā)生軟化現(xiàn)象[23-24]，其水解產(chǎn)物主要是果膠、果膠酸，兩者皆為可溶性物質(zhì)。軟化過程中細胞壁結(jié)構(gòu)的改變導致微生物更輕易地侵入繁殖，分解桃肉中的營養(yǎng)物質(zhì)并產(chǎn)生有害代謝物，導致桃子腐爛[25]。由圖7可得：2組果實硬度在貯藏期間不斷下降，紅桃最初硬度為5.32 kg/cm2，在36 d貯藏期內(nèi)對照組果實硬度快速下降，最終達到2.07 kg/cm2；試驗組果實硬度下降趨勢緩和，最終降至5.17 kg/cm2。結(jié)果表明低壓靜電場協(xié)同低溫冷藏能夠有效保持桃果實硬度。

圖7 不同貯藏條件下貴妃紅桃硬度的變化

腐爛率能夠直觀地表明果蔬保鮮效果，貴妃紅桃水分高，成熟的紅桃果實比較柔軟，容易受到機械損傷，易感染病菌而導致果實腐爛變質(zhì)。由圖8可得：對照組腐爛率不斷上升并在貯藏36 d時達到45%；試驗組果實在0～30 d內(nèi)沒有出現(xiàn)明顯腐爛，在貯藏36 d時腐爛率僅為5%，說明低壓靜電場協(xié)同低溫冷藏能有效延緩紅桃腐敗變質(zhì)速率。

圖8 不同貯藏條件對貴妃紅桃腐爛率的影響

2.7 低場核磁共振結(jié)果分析

通過低場核磁共振測定新鮮紅桃果肉T2弛豫時間圖譜如圖9所示，不同貯藏時間下紅桃果肉T2弛豫時間圖譜如圖10所示，不同貯藏時間不同組峰面積變化如圖11所示。結(jié)果發(fā)現(xiàn)各組圖譜中均含有3個特征峰，分別為結(jié)合水、不易流動水和自由水。第1個峰代表結(jié)合水橫向弛豫時間T21，這部分水通過偶極作用與果肉內(nèi)大分子結(jié)合十分緊密；第2個峰代表不易流動水橫向弛豫時間T22，這部分水存在于亞顯微結(jié)構(gòu)，流動性強于T21結(jié)合水；第3個峰代表自由水橫向弛豫時間T23，這部分水流動性最強。對于貯藏0 d時的桃果肉，經(jīng)過歸一化處理后T21、T22、T23峰面積分別為139.840 122 8，1 200.371 039和4 811.180 721，峰占比分別為2.3%，19.5%和78.2%，說明成熟的紅桃果肉中自由水占比最高，其次是不易流動水。貯藏前期各組T23弛豫峰信號幅值相近，而貯藏36 d對照組T23弛豫峰信號幅值明顯下降，說明貯藏末期對照組果肉中水分急劇減少[26]；貯藏過程中T23峰面積占比不斷增大，T22和T21峰面積有所減小，說明果肉中的水分發(fā)生遷移[26]，結(jié)合水和不易流動水向自由水轉(zhuǎn)化，使得自由水占比增加。貯藏18 d時，試驗組和對照組T23峰面積占比分別為81.5%和87.0%，貯藏36 d時試驗組和對照組T23峰面積占比分別為90.4%和94.4%，結(jié)果表明低壓靜電場協(xié)同低溫冷藏能夠延緩紅桃果肉中的水分遷移和水分流失，且這一作用在長期貯藏過程中較為明顯。

圖9 新鮮貴妃紅桃橫向弛豫時間（T2）反演圖

圖10 不同貯藏時間貴妃紅桃橫向弛豫時間（T2）反演圖

圖11 不同貯藏時間不同組峰面積變化

3 結(jié)論

試驗通過不同的貯藏條件對貴妃紅桃進行保鮮，比較得出在2 ℃環(huán)境中，將紅桃裝箱置于低壓靜電場（輸入電壓220 V、輸出電流5 mA）能有效延長貴妃紅桃貯藏期。結(jié)果表明：貯藏36 d后試驗組呼吸速率高峰為第24天，相對對照組延遲6 d；可溶性糖、維生素C含量和硬度分別降至6.37%、5.67 mg/100 g和5.17 kg/cm2，均高于對照組；MDA和腐爛率上升至0.51 μmol/L和5%，均顯著低于對照組（P＜0.05），貯藏過程中貴妃紅桃保持良好的感官性狀。通過低場核磁共振測定的桃果肉T2弛豫時間圖譜，發(fā)現(xiàn)低壓靜電場作用能夠延緩紅桃貯藏過程中T23峰面積占比的增大，說明低壓靜電場協(xié)同低溫冷藏能夠延緩紅桃果肉中的水分遷移和水分流失。研究結(jié)果表明，低壓靜電場協(xié)同低溫冷藏能夠有效維持紅桃高品質(zhì)，此保鮮貯藏方法簡單易操作，且經(jīng)濟有效，所以在后續(xù)工廠商業(yè)利用中有較大的潛力。在深入探究最佳低溫氣調(diào)協(xié)同低壓靜電場貯藏條件上具有一定研究價值。